(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-11-02
(54)【発明の名称】センサ
(51)【国際特許分類】
G01K 7/22 20060101AFI20221026BHJP
H01C 7/02 20060101ALI20221026BHJP
H01C 3/00 20060101ALI20221026BHJP
H01C 7/04 20060101ALI20221026BHJP
【ＦＩ】
G01K7/22 N ZAB
H01C7/02
H01C3/00 Z
H01C7/04
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022513344
(86)(22)【出願日】2020-08-20
(85)【翻訳文提出日】2022-04-19
(86)【国際出願番号】 EP2020073409
(87)【国際公開番号】W WO2021037689
(87)【国際公開日】2021-03-04
(31)【優先権主張番号】202019104670.8
(32)【優先日】2019-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(31)【優先権主張番号】102019129521.1
(32)【優先日】2019-10-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518379278
【氏名又は名称】テーデーカー エレクトロニクス アーゲー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】コー，エイブラハム
(72)【発明者】
【氏名】ペルマナ，アンジー
(72)【発明者】
【氏名】シュトロールホーファー，ヘインツ
【テーマコード（参考）】
2F056
5E034
【Ｆターム（参考）】
2F056QF02
2F056QF05
5E034AA09
5E034BA09
(57)【要約】
センサ（１）を提供する。これはセンサ素子（２）と電気リード（３）とを有し、センサ素子（２）は電気リード（３）に接続される。また、ハウジング（４）が設けられ、これは開口部を有し、センサ素子（２）は電気リード（３）が開口部から突出するようにハウジング（４）に配置される。ハウジング（４）はエポキシ樹脂（５）が充填され、エポキシ樹脂（５）がセンサ素子（２）と電気リード（３）をハウジング（４）に固定する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサであって、センサ素子と、
電気リードであって、前記センサ素子が前記電気リードに接続される電気リードと、
ハウジングであって、前記ハウジングは開口部を有し、前記センサ素子は前記電気リードが前記開口部から突出するように前記ハウジング内に配置されるハウジングと、
エポキシ樹脂であって、前記ハウジングは前記エポキシ樹脂で充填され、前記エポキシ樹脂は前記ハウジングにおいて前記センサ素子と前記電気リードとを固定する、エポキシ樹脂とを有する、
センサ。
【請求項2】
前記センサ素子はＮＴＣセンサ素子である、請求項１に記載のセンサ。
【請求項3】
前記ハウジングは、前記開口部を有する第１部分と前記開口部の側に対向する第２部分との２つの部分を有し、前記第２部分は前記第１部分よりも直径が小さく、前記センサ素子は前記ハウジングの前記第２部分に配置される、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項4】
前記ハウジングの外形は半径方向に対称でない、請求項１ないし３いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項5】
前記ハウジングの輪郭は互いに対向する少なくとも２つの平坦化されたセグメントを有する、請求項１ないし４いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項6】
前記ハウジングは、前記ハウジングの内面に、前記開口部から長手方向軸線に沿って前記ハウジングに延在する２つの溝を有する、請求項１ないし５いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項7】
前記電気リードは前記ハウジングの内側に位置する部分にキンクを有する、請求項１ないし６いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項8】
前記ハウジングの肉厚が２ｍｍより小さい、請求項１ないし７いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項9】
前記ハウジングは金属製である、請求項１ないし８いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項10】
前記ハウジングは金属酸化物製である、請求項１ないし８いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項11】
前記エポキシ樹脂は２成分のエポキシ樹脂である、請求項１ないし１０いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項12】
前記センサ素子を封入する材料は、前記ハウジングの内側に接触し、前記センサ素子を前記ハウジングに固定するものと同一材料である、請求項１ないし１１いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項13】
前記センサはピックアンドプレースマシンによる取り付けに適している、請求項１ないし１２いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項14】
装置であって、請求項１ないし１３いずれか一項に記載のセンサと、
プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記センサは前記ＰＣＢ上に配置され、前記ＰＣＢに電気的に接続される、
装置。
【請求項15】
請求項１ないし１３いずれか一項に記載のセンサ、または請求項１４に記載の装置を有する、スマートパワーメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はセンサに関する。また、本発明は、センサを利用する構成およびセンサを組み立てる方法に関する。
【0002】
今日、センサは、ほぼすべての種類の新しいアプリケーションおよび機器で利用されている。スマートセンサーだけで、世界の販売数量は、２０１０年の６０億センサから２０１９年には推定２６０億に増加している。
【0003】
現代のスマートフォンは、それ自体が、少なくとも近接センサ、輝度センサ、傾斜センサ、回転センサ、加速度計、ＧＰＳセンサ、磁気センサ、および温度計を内蔵していることが多い。
【0004】
センサについては、センサを一方で保護し、他方でセンサの信頼性のある再現可能な測定を提供する設計を見出すことが望ましい。
【0005】
本発明の目的は、頑強で、保護され、信頼できる測定を可能にするセンサを提供することである。
【0006】
この目的は、請求項１に記載のセンサによって解決される。
【0007】
さらに有利な設計および潜在的な構成は、係属中の請求項に見出される。
【0008】
センサを提供する。これはセンサ素子と電気リードとを有し、センサ素子は電気リードに接続される。また、ハウジングが設けられ、これは開口部を有し、センサ素子は電気リードが開口部から突出するようにハウジングに配置される。ハウジングはエポキシ樹脂が充填され、エポキシ樹脂がセンサ素子と電気リードをハウジングに固定する。
【0009】
例えば、酸化アルミナまたは酸化シリコンのようなセンサ用の一般的な充填材料は、処理されるべきトルエン、キシレンまたはＩＰＡのような溶媒を必要とする。その結果、空隙、小胞および気泡が硬化後に生じるが、これは避けられない。これらの介在物は、使用されるセンサ素子の周囲が不均一となる。その結果、センサでの測定は充填材中の不均一性の数と空間分布に強く依存した。従って、これらのセンサでは、応答時間と測定値が変化し、信頼性の高い測定を行うことができない。センサのハウジング内の充填および固定材料としてエポキシ樹脂を利用することによって、空隙、ベシクルおよび他の不均一性が回避される。エポキシ樹脂は溶剤を使用しないため、空隙や気泡を避けられる。均一なエポキシ樹脂は、環境からセンサ素子への均一な熱伝達を引き起こし、その結果、センサの熱応答が速くなり、応答時間の変動が少なくなる。その結果、本発明によるセンサの測定の信頼性が向上する。
【0010】
センサ素子は、ＮＴＣセンサ素子であってもよい。ＮＴＣセンサは周囲の温度を測定するために使用されるので、方向に依存しない測定を可能にすることが要求される。特に、温度上昇によってトリガされるセキュリティシステムでは、信頼性が高く方向に依存しない測定を可能にすることが必要である。
【0011】
あるいは、センサ素子は、ＰＴＣセンサ素子又は白金の電気抵抗の温度依存性を使用するセンサ素子であってもよい。
【0012】
好ましくは、前記ハウジングは、前記開口部を有する第１部分と前記開口部の側に対向する第２部分との２つの部分を有し、前記第２部分は前記第１部分よりも直径が小さく、前記センサ素子は前記ハウジングの前記第２部分に配置される。第２の部分に配置されたセンサ素子は、第１の部分と比較して、センサ素子を取り囲む材料が少ない。これにより、センサの測定精度が向上し、応答時間も短くなる。同時に、ハウジングの第１の部分は、より大きな直径を有し、センサのより良い取扱いのための手段を提供し、センサ素子に接続されたリードを安定させる。２つの部分を有するハウジングの形状の別の利点は、センサ及びそれが面する方向が、ピックアンドプレースマシンのような機械によって容易に認識され、従って、容易に処理できることである。
【0013】
さらに、ハウジングの外形は半径方向に対称でなくてもよい。さらに、ハウジングは、長手方向軸を有することができ、ハウジングは、１８０°以外の回転角度だけの長手方向軸線のまわりの回転に対して、半径方向に対称でなくてもよい。従って、センサ素子がハウジング内で面する方向、および装置内のハウジングの方向は、回転非対称性に対して相対的に決定および固定され得る。センサ素子の信号出力は、測定されるイベントまでの距離だけでなく、センサ素子がそのイベントに面する角度にも依存することが多い。例えば、熱源に直接面するＮＴＣセンサ素子は、熱源に垂直に配向されるＮＴＣセンサよりも多くの熱エネルギーに曝される。ハウジング内のセンサ素子の方向および装置内のハウジングの方向をその外形によって決定することによって、センサ素子が動作し、信頼性があり再現可能な値を測定することを確実にする。さらに、半径方向に対称でない外形を有するハウジングは、ポカヨーク（ｐｏｋａ ｙｏｋｅ）に適合する。装置を組み立てる際に、センサが使用されるが、ハウジングへの適切な接続を使用することによって、ミスを避けることができる。
【0014】
さらに、ハウジングの輪郭は、互いに対向する少なくとも２つの平坦化されたセグメントを有することができる。センサは、平坦化されたセグメントが安定したグリップのための手段を提供するので、平坦化されたセグメントで確実にピック（ｐｉｃｋ）することができる。従って、センサはまた、ピックアンドプレースマシンによって容易に装置に取り付けられる（ｍｏｕｎｔｅｄ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ）。
【0015】
前記ハウジングは、前記ハウジングの内面に、前記開口部から長手方向軸線に沿って前記ハウジングに延在する２つの溝を有する。溝の内側に、センサ素子に接続された電気リードを配置することができる。このようにして、ハウジング内のセンサ素子の向きは、ハウジングに対して相対的に固定される。
【0016】
さらに、電気リードは、ハウジングの内側に配置された電気リードの一部でキンク（ｋｉｎｋ）してもよい。リードをキンクすることによって、両方のリードが互いに接触せず、短絡しないことを確実にすることができる。さらに、リード線をキンク（ｋｉｎｋ）して、ハウジングの内側の潜在的な溝に電気リード線のラッチを支持する横方向の力を誘発することがある。同様に、キンクによって生成された電気リードのバネ張力は、センサ素子がハウジング内にデポジットされるポッティングプロセス（ｐｏｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）中にセンサ素子を取り扱うのに役立ち、また、センサがアプリケーション内に取り付けられるか取り付けられる場合にはセンサ全体を取り扱うのに役立つ。
【0017】
ハウジングの肉厚は２ｍｍより小さくてもよい。一方では、ハウジングの壁厚は、ハウジング内のセンサ素子を保護するのに十分厚くなければならない。一方、ハウジングは、センサの感度を損なわないように、センサ素子から環境を隔離してはならない。２ｍｍ未満の肉厚が有利であることが証明されている。特に、１ｍｍより小さく、０．５ｍｍより大きい肉厚が有利である。
【0018】
ハウジングは金属で作ることができる。ハウジングは、金属製であれば、肉厚が小さくても良好な安定性を示す。また、有害な外部環境の影響を受けにくい。ＮＴＣセンサ素子または他の温度測定センサ素子が使用される場合、金属ハウジング材料は、それが高い熱伝導率を有するので、特に好適である。これにより、温度センサをより高感度にすることができる。
【0019】
反対に、ハウジングを金属酸化物製とすることは有益である。金属酸化物はまた、高い安定性と比較的高い熱伝導率という有利な特性を有する。また、電気絶縁体としても優れており、高電圧用途にも適している。しかし、ハウジングが導電体で構成されている場合、数ｋＶの電圧は、特に突出したリード線とハウジングとの間の短絡を招く可能性がある。金属酸化物がハウジング材料として使用されるとき、センサは１０ ｋＶまでの電圧で動作させることができる。
【0020】
ハウジングに充填されたエポキシ樹脂は、２成分のエポキシ樹脂であってもよい。２成分エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂と多機能性硬化剤または酸、酸無水物、フェノール類、アルコール類、アミン類、およびチオール類としての硬化剤からなる。硬化剤に対するエポキシ樹脂の比率の変化は、硬度、弾性、耐湿性、耐酸性および他の特性に影響を及ぼす可能性がある。２成分エポキシ樹脂を使用することによって、センサは、適用されるセンサ素子およびセンサが対象とするデバイスに合わせてカスタマイズすることができる。
【0021】
さらに、センサ素子を封入する材料は、ハウジングの内側に接触し、センサ素子をハウジングで固定するものと同じ材料であってもよい。ハウジング内で同じ材料を使用することにより、２つの異なる材料を使用した場合に生じる境界面が無くなる。
【0022】
センサは、ピックアンドプレースマシンによって取り付けられるのに適している。このようにして、装置にセンサを取り付けるための処理時間を、自動化により短縮することができる。本発明によるセンサは、一般的なセンサよりも信頼性が高いため、多数の改良された用途および機器を製造することができる。
【0023】
装置であって、請求項１ないし１３いずれか一項に記載のセンサと、プリント回路基板（ＰＣＢ）であって、前記センサは前記ＰＣＢ上に配置され、前記ＰＣＢに電気的に接続される、装置は、有益であり得る。ＰＣＢは、抵抗、コイル、またはプロセッサのなどのようなチップとして、多数の熱発生部品を備えている。このコンポーネントの温度などの特性を監視することができると、ＰＣＢを使用するデバイスが温度上昇後にシャットダウンできるので、セキュリティが向上する。本発明によるセンサは、より信頼性が高いため、特に好適である。
【0024】
同様に、本発明によるセンサを備えるスマートパワーメータ、または本発明によるセンサを備える構成は、好適であり得る。特にビル用のスマートメーターでは、電力網からの電力が異なる家庭に分配されると、大電流と電圧が発生する。このため、断線や腐食などの災害は、火災のような重大な故障につながる可能性がある。したがって、外乱を熱発生として確実に測定することができるセンサを使用して、警告するかまたは電力をシャットダウンすることができる。
【0025】
記載されたセンサの１つの利点は、その組み立てが安全な方法で行うことができることである。
【0026】
方法は次のステップを含む。
ａ） 電気的リード線にセンサ素子を、例えばハンダにより接続すること、
ｂ） センサ素子をエポキシ樹脂に浸漬すること、
ｃ） センサ素子上のエポキシ樹脂を硬化させること、
ｄ） 電気リードが開口部から突出するように開口部を有するハウジング内にセンサを配置すること、
ｅ） ハウジングにエポキシ樹脂を充填すること、
ｆ） ハウジング内のエポキシ樹脂を硬化すること。
ａ） 電気的リード線にセンサ素子を、例えばハンダにより接続すること、
ｂ） センサ素子をエポキシ樹脂に浸漬すること、
ｃ） センサ素子上のエポキシ樹脂を硬化させること、
ｄ） 電気リードが開口部から突出するように開口部を有するハウジング内にセンサを配置すること、
ｅ） ハウジングにエポキシ樹脂を充填すること、
ｆ） ハウジング内のエポキシ樹脂を硬化すること。
【0027】
このプロセスは、組立プロセスにおける損失率を最小限に抑える。センサ素子をエポキシ樹脂に浸漬し、その後、ステップｂ）及びｃ）で硬化させることにより、センサ素子とリードとの接続強度が向上する。硬化は、例えば、８０℃で３時間行うことができる。従って、ステップｄ）においてセンサ素子がハウジング内に配置されている場合、センサ素子とリード線との間の接続は、破損するリスクが非常に低い。加えて、センサ素子を電気リードでカプセル封止し、ハウジングを充填するものと同じ材料であるエポキシ樹脂が使用されるので、センサの感度が改善される。同一の材料を使用することにより、２つの異なる材料を使用した場合に生じる境界面が無くなる。結果として、センサ素子は、より感度が高く、例えば、発生する温度差に対してより短い応答時間を有する。
【0028】
以下、実施形態に基づいて、図面を参照して、本発明および製造方法を説明する。同一の部品または同等の効果を有する部品は、同一の参照番号によって参照される。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図面は、単に本発明を説明するためのものであり、したがって、単に概略図であり、縮尺通りに描かれていない。部品によっては、寸法を大きくしたり、歪ませたりするものがある。したがって、図から絶対寸法も相対寸法も取ることはできない。同一または同一作用のパーツには、同一の参照番号を付す。
【図1】本発明によるセンサの第１の実施形態の簡略化された断面図である。
【図2】本発明の第２の実施形態によるセンサの簡略化された断面図を示す。
【図3】本発明によるセンサ用ハウジングの第１実施形態の断面図である。
【図5】本発明によるセンサの第１の実施形態のハウジングの平面図を示す。
【図7】本発明によるセンサの第１の実施形態のハウジングの斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0030】
図１に、本発明の第１の実施形態によるセンサ１の簡略化された断面図を示す。センサ１は、センサ素子２及び電気リード３を含む。センサ素子２は、例えばはんだ付けによって電気リード３に接続される。開口部を有するハウジング４の内部では、電気リード３がハウジング４の開口部から突出するようにセンサ素子２が配置されている。従って、センサ１は、容易に取り付けることができ、装置に接続することができる。ハウジング４は、エポキシ樹脂５で満たされ、エポキシ樹脂５は、センサ素子２及び電気リード３をハウジング４に固定する。
【0031】
特に、電気リード３に接続されたセンサ素子２は、まずエポキシ樹脂に浸漬されて硬化され、エポキシ樹脂封止材５ａを形成する。その後、封止されたセンサ素子２はハウジング４に配置され、ハウジング４はエポキシ樹脂充填材５ｂで充填される。エポキシ樹脂封止材５ａとエポキシ樹脂充填材５ｂとが一緒にハウジング４の内部にエポキシ樹脂５を形成する。このように、センサ素子２を封止する材料は、ハウジング４の内側に接触し、ハウジング４内にセンサ素子２を固定する同じ材料である。ハウジング内で同じ材料を使用することにより、２つの異なる材料を使用した場合に生じる境界面が生じない。
【0032】
通常、金属酸化物のような材料がセンサに使用される。特に、温度センサについては、それらが比較的高い熱伝導性を提供する。これらの材料は、トルエン、キシレン、ＩＰＡなどの溶媒を処理する必要がある。従って、空隙、小胞および気泡が硬化中に発生し、これは避けられない。これらの介在物は、センサ素子２の周囲を不均一にする。センサ１を用いた測定は、センサ素子２の周りに不均一性を有し、充填材料中の不均一性の数及び空間分布に強く依存して変動する。その結果、共通センサでは、応答時間と測定値が変化し、信頼性の高い測定ができない。センサ１のハウジング４内の充填材および固定材料としてエポキシ樹脂５を使用するセンサ１では、空隙、ベシクル（ｖｅｓｉｃｌｅｓ）および他の不均一性が回避される。その結果、本発明によるセンサ１の測定の信頼性及び再現性が向上する。他の点では、エポキシ樹脂５は、それによって、センサ１は、湿度に対する感度が低くなり、湿度環境でより信頼性高く作動することができる。
【0033】
図１のセンサ素子２は、ＮＴＣセンサ素子２である。ＮＴＣセンサ素子２は、環境の温度を測定する。従って、ＮＴＣセンサにとって、方向に依存しない測定が望ましい。特に、温度上昇によってトリガされるセキュリティシステムは、信頼性のある方向に依存しない測定を必要とし、緊急事態の場合に再現可能な挙動を提供する。
【0034】
ハウジング４が充填されるエポキシ樹脂５は、２成分エポキシ樹脂５である。エポキシ樹脂５は、エポキシ樹脂成分と硬化剤からなる。硬化剤酸として、酸無水物、フェノール類、アルコール類、アミン類、およびチオール類を使用することができる。エポキシ樹脂成分と硬化剤の硬度比を変えることにより、エポキシ樹脂５の弾性、耐湿性、耐酸性、およびさらに別の特性を改良する。従って、本発明によるセンサ１は、適用されるセンサ素子２に合わせてカスタマイズすることができ、センサ１は、２成分エポキシ樹脂５の比率を最適化することを意味する。
【0035】
【0036】
第２実施形態のハウジング４の内径は、第１実施形態と区別されるように、第１部分と第２部分とで同一である。これにより、ハウジング４の長手方向軸線に沿って開口部から底部まで延びる２つの溝９を、ハウジング４の内面に配置することができる。あるいは、溝は、開口を形成する第１の部分のように、ハウジングの一部にあるだけでもよい。さらに、電気リード３は、ハウジング４の内部に各２つのキンク（ｋｉｎｋ）１０を有する。
【0037】
これにより、電気リード３は、互いに離れる方向に力を及ぼすバネ状の要素を形成する。その結果、両方の電気リード３は、離れて広がり、短絡する可能性は低い。同様に、電気リード３のキンク１０によって生じる横方向の力は、電気リード３をハウジング４の内側の溝９に押し込む。このようにして、センサ素子２の方向は、ハウジング４に対して固定される。加えて、電気リード３に加わる横方向の力は、センサ１又はセンサ素子２を扱い易くするので、ポッティング又は取り付けプロセスの間に便利である。
【0038】
図３に、本発明の第１の実施形態によるセンサ１のハウジング４の断面図を示す。ハウジング４は、上側に開口部を有する第１の部分６と、開口部の側に対向する第２の部分７の２つの部分を有し、第２の部分７は、第１の部分６よりも小さな直径を有する。センサ素子２は、より小さな直径を有するハウジング４の第２の部分７に配置されている。センサ素子２は、それを取り囲む材料が少ないので、第２の部分７と比較して、センサ１の測定精度は高く、応答時間は速い。ハウジング４の第１の部分６は、より大きな直径を有すが、センサ素子２に接続された電気リード３を安定化させる。さらに、ハウジング４の第２の部分７の壁厚は、第１のハウジング４の壁厚よりも小さく、周囲からセンサ素子２への熱伝導率を改善し、センサ１の応答時間を改善する。
【0039】
図３に示すハウジング４の壁厚は、０．７ｍｍである。ハウジング４の壁厚は、センサ素子２を保護するために、センサ１を設置または取り付ける際にセンサ１に加えられる圧力を抑えるのに十分に強固であるべきである。それとは別に、ハウジング４は、高感度を提供するために、環境をセンサ素子２に熱的に接続することが必要である。２ｍｍ未満の壁厚は、特に温度センサにとって有利であることが示されている。図３の０．７ｍｍのように、１ｍｍより小さく０．５ｍｍより大きい壁厚が特に有利である。
【0040】
図４は、図２にも示した第２の実施の形態によるセンサ１のハウジング４の断面図である。図３に示した第１の実施の形態の断面図と比較して、ハウジング４は、ハウジング４の第１の部分と第２の部分の内径が同じである。ハウジング４の内面に配置された２つの溝９は、開口部から底部までハウジング４の全長にわたって延びている。代替的に、溝１０は、例えば、開口部を形成する第１の部分と同様に、ハウジング４の一部に存在するだけであってもよい。
【0041】
図５に、本発明の第１の実施形態によるセンサ１のハウジング４の平面図を示す。中央に円形の開口部を形成する、ハウジング４の第１の部分６を示す。第１の部分６の外形及び輪郭は、半径方向に対称ではない。ハウジング４の輪郭は、互いに対向する２つの平坦なセグメント８を有する。このようにして、センサ１は、平坦化されたセグメント８が安定したグリップのための手段を提供するので、平坦化されたセグメント８においてしっかりとピック（ｐｉｃｋ）することができる。従って、センサ１は、また、ピックアンドプレースマシンによって容易に装置に取り付け（ｍｏｕｎｔｅｄ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ）られる。
【0042】
半径方向に対称でないハウジング４を使用することによって、ハウジング４内でセンサ素子２が向いている方向、及び装置内でハウジング４の方向が決定され、固定される。その結果、センサ１の位置及び方向は、装置において全く同じである。センサ素子２は、しばしば、それらが測定すべきイベントに面する角度に大きく依存する。一例として、大きな表面を有する熱源に面する平面温度センサ素子２は、熱源に垂直に向くＮＴＣセンサよりも多くの熱エネルギーを吸収する。ハウジング４内のセンサ素子２の方向及び装置内のハウジング４の方向を、その外形及び輪郭によって決定することによって、センサ素子２が作動し、それによってセンサ１自体が作動し、信頼性及び再現性のある値を測定することが保証される。
【0043】
図６には、図２および図４にも示されている、第２の実施形態によるセンサ１のハウジング４の平面図が示されている。図５に示す第１の実施形態とは対照的に、ハウジング４の内面に配置された２つの溝９が主な相違点である。溝９は、ハウジング４の外側の輪郭の一部である平坦化されたセグメント８に対して相対的に中央に配置される。電気リード３が溝９にラッチされ、溝が平坦化されたセグメント８と比較して固定されているので、ハウジング４内のセンサ素子２の配向は、平坦化されたセグメント８と比較して予め決められている。
【0044】
このようにして、センサ１は、ハウジングの配向および位置が特定される所与の環境において再現可能であることが保証される。
【0045】
図７は、図３および図５に示すセンサ１のハウジング４の斜視図を示す。図３及び図５について説明したように、ハウジング４は、２つの部分を有し、半径方向に対称的ではなく、第１の部分６上に２つの平坦化されたセグメント８を有する。金属酸化物である酸化アルミナから作られ、９６％がアルミナ、４％が酸素である。金属酸化物は高い安定性と比較的高い熱伝導率を提供する。
【0046】
さらに、金属酸化物は電気絶縁体である。従って、金属酸化物製のハウジング４を有するセンサ１は、高電圧用途に便利である。高電圧が印加されると、特に突出した電気リード３とハウジング４との間に、容易に短絡を生じさせるので、電気絶縁体で作られたハウジング４が有利である。図７に示すハウジング４を用いたセンサ１は、金属酸化物で作られており、１０ ｋＶまでの電圧で動作可能である。図８に示す第２の実施形態では、図７と同様のハウジングが示されている。両方の実施形態は、ハウジング４の内面に配置される２つの溝９が異なる。電気リード３は、この溝９にラッチし、それによって、ハウジング４内のセンサ素子２の向きを固定することができる。
【0047】
別の実施形態では、用途に応じて、ハウジング４は金属で作ることができる。金属は強固（ｒｏｂｕｓｔ）であり、熱伝導性が高い。また、有害な外部環境の影響を受けにくい。
【0048】
特に、熱センサにおいては、金属ハウジング材料が好適であるのは、そのようなセンサ１がより感度が高いからである。
【符号の説明】
【0049】
１ センサ
２ センサエレメント
３ 電気リード
４ ハウジング
５ エポキシ樹脂
５ａ エポキシ樹脂封止材
５ｂ エポキシ樹脂充填材
６ 第１部分
７ 第２部分
８ 平坦なセグメント
９ 溝
１０ キンク（ｋｉｎｋ）
２ センサエレメント
３ 電気リード
４ ハウジング
５ エポキシ樹脂
５ａ エポキシ樹脂封止材
５ｂ エポキシ樹脂充填材
６ 第１部分
７ 第２部分
８ 平坦なセグメント
９ 溝
１０ キンク（ｋｉｎｋ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-19
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
センサであって、センサ素子と、
電気リードであって、前記センサ素子が前記電気リードに接続される電気リードと、
ハウジングであって、前記ハウジングは開口部を有し、前記センサ素子は前記電気リードが前記開口部から突出するように前記ハウジング内に配置されるハウジングと、
エポキシ樹脂であって、前記ハウジングは前記エポキシ樹脂で充填され、前記エポキシ樹脂は前記ハウジングにおいて前記センサ素子と前記電気リードとを固定する、エポキシ樹脂とを有する、
センサ。
【請求項2】
前記センサ素子はＮＴＣセンサ素子である、請求項１に記載のセンサ。
【請求項3】
前記ハウジングは、前記開口部を有する第１部分と前記開口部の側に対向する第２部分との２つの部分を有し、前記第２部分は前記第１部分よりも直径が小さく、前記センサ素子は前記ハウジングの前記第２部分に配置される、請求項１または２に記載のセンサ。
【請求項4】
前記ハウジングの外形は半径方向に対称でない、請求項１ないし３いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項5】
前記ハウジングの輪郭は互いに対向する少なくとも２つの平坦化されたセグメントを有する、請求項１ないし４いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項6】
前記ハウジングは、前記ハウジングの内面に、前記開口部から長手方向軸線に沿って前記ハウジングに延在する２つの溝を有する、請求項１ないし５いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項7】
前記電気リードは前記ハウジングの内側に位置する部分にキンクを有する、請求項１ないし６いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項8】
前記ハウジングの肉厚が２ｍｍより小さい、請求項１ないし７いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項9】
前記ハウジングは金属製である、請求項１ないし８いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項10】
前記ハウジングは金属酸化物製である、請求項１ないし８いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項11】
前記エポキシ樹脂は２成分のエポキシ樹脂である、請求項１ないし１０いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項12】
前記センサ素子を封入する材料は、前記ハウジングの内側に接触し、前記センサ素子を前記ハウジングに固定するものと同一材料である、請求項１ないし１１いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項13】
前記センサはピックアンドプレースマシンによる取り付けに適している、請求項１ないし１２いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項14】
前記ハウジングは、前記ハウジングの内面に、前記開口部から長手軸に沿って前記ハウジングに延在する２本の溝を有し、前記電気リードは、前記ハウジング内にある部分にキンクを有し、前記電気リードは、前記溝内に配置され、前記電気リードのキンクにより横方向の力が発生し、前記溝における前記電気リードのラッチを支持する、
請求項１ないし１３いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項15】
前記エポキシ樹脂は、２成分エポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂と、多機能性硬化剤よりなる、請求項１ないし１４いずれか一項に記載のセンサ。
【請求項16】
装置であって、請求項１ないし１５いずれか一項に記載のセンサと、
プリント回路基板（ＰＣＢ）とを有し、前記センサは前記ＰＣＢ上に配置され、前記ＰＣＢに電気的に接続される、
装置。
【請求項17】
請求項１ないし１５いずれか一項に記載のセンサ、または請求項１６に記載の装置を有する、スマートパワーメータ。
【国際調査報告】